Il Sole a Scuola
• Provincia di Perugia
• Ministero dell’ambiente
• Agenzia per l’energia e l’ambiente
Fonti di energia
Non rinnovabili
Petrolio
Carbone
Gas
Nucleare
Rinnovabili
® Geotermico
® Solare
® Eolico
® Maree
® Idroelettrico
® Biomasse
CONSUMI DI ENERGIA NEL MONDO
EJ = EXAJOUL = 1 X 10 18
Le nostre Energie
I combustibili fossili
Il petrolio è una miscela naturale di idrocarburi liquidi e altre sostanze di origine
fossile, contenuta in rocce sedimentarie associata a idrocarburi gassosi (gas) e solidi
(bitumi) in quantità minori
Il carbone
ha rappresentato la fonte energetica che ha dato lo slancio alla rivoluzione
industriale. Tuttavia agli inizi del 20° secolo, il petrolio ha lentamente sostituito il carbone,
soprattutto per un un aumento del prezzo del carbone causato dall’importanza della
manodopera e dalle esigenze salariali dei lavoratori.
Il gas naturale è costituito da una miscela di idrocarburi, in massima parte metano, e
da altre sostanze gassose come anidride carbonica, azoto, idrogeno solforato e, in qualche
caso, elio. Prima di essere avviato all'utilizzo, il gas naturale viene trattato in modo da
eliminare l'anidride carbonica e l'azoto che lo rendono poco infiammabile, e l'idrogeno
solforato che è un gas tossico e corrosivo. Ciò che resta è prevalentemente metano.
Svantaggi combustibili fossili
•
•
•
•
Esauribilità
Reperibilità
Inquinamento
Costo
I Combustibili Fossili
Perché?
 hanno un alto rapporto energia/volume
 sono facilmente trasportabili (la trasportabilità del
gas naturale e' funzione della distanza da compiere e
della topografia delle zone attraversate con il gasdotto)
 sono facilmente immagazzinabili
 sono utilizzabili con macchinari relativamente semplici
Fonti rinnovabili
® Eolico
® Geotermico
® Solare
® Biomasse
® Idroelettrico
® Maree
Eolico
Con energia eolica si intende l'estrazione di energia cinetica del vento
per la produzione di energia meccanica o elettrica. Il vento è
essenzialmente dovuto all'energia solare che riscaldando masse d’aria,
ne provoca lo spostamento.
Geotermico
L’energia geotermica è una forma di
energia sfruttabile che deriva dal calore
presente negli strati più profondi della
crosta terrestre.
Aumentando la profondità della superficie
terrestre, la temperatura diventa
gradualmente più elevata, aumentando di
circa 30 °C per km nella crosta terrestre.
I giacimenti di questa energia sono però
dispersi e a profondità così elevate da
impedirne lo sfruttamento. Per estrarre e
usare il calore imprigionato nella
Terra, è necessario individuare le zone
dove questo si è concentrato: il
serbatoio o giacimento geotermico.
Le biomasse
Biomassa
Ogni sostanza organica derivante
direttamente o indirettamente dalla
fotosintesi clorofilliana.
6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O
In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×1011
tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico
equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte
l'attuale fabbisogno energetico mondiale.
Energia Idroelettrica
L'energia idroelettrica è stata la prima fonte rinnovabile ad
essere utilizzata su larga scala, il suo contributo alla produzione
mondiale di energia elettrica è, attualmente, del 18%.
L'energia si ottiene sfruttando la caduta d'acqua attraverso un
dislivello, oppure sfruttando la velocità di una corrente d'acqua; è
una risorsa rinnovabile, disponibile ovunque esista un sufficiente
flusso d'acqua costante.
IL SOLE
Sole
• 99,8% della massa del sistema solare.
• Stella di medie dimensioni
• E’ costituito da: idrogeno (circa il 74% della sua massa, il 92% del suo volume) ed elio (circa il 2425% della massa, il 7% del volume), cui si aggiungono altri elementi più pesanti presenti in tracce.
• Ha una temperatura superficiale di circa 5 780 K ed una interna di circa 15 milioni di Kelvin.
• Il sole fonde nel proprio nucleo, l'idrogeno in elio. Tale processo genera una grande quantità di
energia (equivalente a 3,83 × 1026 J), emessa nello spazio sotto forma di radiazione elettromagnetica
(radiazione solare) e flusso di particelle (vento solare).
• La radiazione solare, emessa fondamentalmente come luce visibile ed infrarossi, consente la vita
sulla Terra fornendo l'energia necessaria ad attivare i principali meccanismi che ne stanno alla base;
inoltre l'insolazione della superficie terrestre regola il clima e la maggior parte dei fenomeni
meteorologici.
•L’energia che ci arriva dal sole è pari a 15.000 volte quella che usiamo.
MOVIMENTO DEL SOLE
SPETTRO DEL SOLE
Rd :
Rdiff:
Rrif :
RADIAZIONE DIRETTA +
RADIAZIONE DIFFUSA +
ALBEDO
=
Radiazione Totale
ENERGIA MEDIA GIORNALIERA
Radiazione solare
La quantità di energia solare incidente in un piano dipende:
• A) dall’inclinazione del piano
(Tilt).
• B) dall’orientamento
(Azimut).
POTENZA FOTOVOLTAICA
INSTALLATA NEL MONDO
CALCOLO CONSUMI elettrici per la nostra scuola
CALCOLO CONSUMI ANNUI MEDI DI ENERGIA ELETTRICA
DAT PERVENUTI DALLA PROVINCIA PERUGIA
CALCOLI
Consumi anno 2006 = 62757 kWhe
Consumi anno 2007 = 81395 kWhe
Valore medio = 72076 kWhe
72076 kWhe
CONSUMO TOTALE ANNUO SCUOLA
EMISSIONI ANNUE
DA IMPIANTI ELETTRICI
CALCOLI
Kg CO2 prodotti = (kWht consumati) * (fattore di emissione )
72076 * 0,7 = 51174 Kg CO2
CLASSI DI MERITO DEI CONSUMI SPECIFICI DI RIFERMENTO PER ENERGIA ELETTRICA
Whe/m2 * GG *anno
sufficiente
insufficiente
buono
Scuole medie
superiori
Liceo scientifico
“Marconi”
Foligno (PG)
Minore di 9,0
da 9,0 a 12,0
oltre 12,0
12,65
IL GAP DEI MATERIALI
ELETTRICI
E
Materiali conduttori
BANDA DI
conduzione
valenza
Bande di conduzione e di valenza
compenetrantesi
E
conduzione
Materiali semiconduttori
Bande di conduzione e di valenza
poco distanti (da 1 a 2 eV)
Materiali isolanti
valenza
E
Bande di conduzione e di valenza
molto distanti
Livelli energetici elettroni di conduzione
Livelli energetici elettroni di valenza
conduzione
valenza
Impianto Fotovoltaico
•
Generatore Fotovoltaico
•
Inverter
•
Quadro
•
Interfaccia
Esempi di angoli di installazione per diverse latitudini
BASSE LATITUDINI
Piccoli angoli di inclinazione
ELEVATE LATITUDINI
Angoli di inclinazione elevati
(anche posizionamento verticale)
COLLEGAMENTO ELETTRICO
•Cella MONOCRISTALLINA
•Cella POLICRISATALLINA
•AMORFO
Particolare di Cella in Silicio Policristallino
Il modulo
Strato Ricoprente in EVA Vinil-Acetato di Etilene
•Evitare contatto diretto vetro-cella
•Isolare elettricamente
•Evitare che si formino interstizi di aria tra cella e vetro
Il modulo
Aspetto Ambientale
Aspetto Ambientale
IL CONTO ENERGIA
MODALITA’ DI POSA IN OPERA
Esempi
Posa integrata nella coperturta
Esempi
Posa “retrofit” sul tetto
Esempi
Posa su terrazzo
Esempi
Posa integrata in facciata verticale
Tipologia di installazione non conveniente alle nostre latitudini
Esempi
E noi? In casa e a scuola
1- evitare di tenere le luci accese
2- ridurre le fonti luminose
3- Sostituire lampadina a incandescenza
con lampadina CFL a basso consumo
4- spegnere gli stand-by
Grazie per l’attenzione.
Hanno partecipato
Giulio Pellegrini 5Bbil
Luca Schiavoni 2Cst
Kostantin Pilyanskyy 2Cst
David Fortunati 5Cst
Gabriele Serino 5Cst
Micalai Bazas 5Cst